电流转速双闭环直流调速系统的工作原理

电流转速双闭环直流调速系统的工作

原理

（吴欢欢）

（山东工商学院信息与电子工程学院电气122班山东省烟台 264005 ）

摘要：在工业生产中，需要高性能速度控制的电力拖动场合，直流调速系统发挥着极为重要的作用。而采用电流转速双闭环直流调速系统，就可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程。本次设计主要了解电流转速双闭环直流调速系统的工作原理、系统组成、静态几动态特性。并绘出工作原理图。

关键词：双闭环控制系统、直流调速系统、ASR、直流电动机。

The working principle of current and speed double closed loop DC speed regulating

system

Wuhuanhuan

（Shandong Institute of Business and Technology Yan Tai 264005）

ABSTRACT：In industrial production, need to electric drive applications where high performance speed control, DC speed control system plays a very important role. While the current speed double loop speed control system, it can make full use of the overload capacity of a motor to obtain the dynamic process of the fastest. The working principle, the design of the main understanding current speed double loop DC motor control system, the static and dynamic characteristics. And draw the operating system diagram.

KEYWORDS：The double closed loop control system、DC speed regulating system、ASR、continuous current motor

一、引言

直流电机调速，在额定转速

以下，保持励磁电流恒定，可用

改变电枢电压的方法实现恒转矩

调速；在额定转速以上，保持电

枢电压恒定，可用改变励磁的方

法实现恒功率调速。近代采用晶

闸管供电的转速、电流双闭环直

流调速系统可获得优良的静、动

态调速特性。因此长期以来在变

速传动领域中，直流调速一直占

据主导地位。

二、双闭环直流调

速的原理

1.电流转速双闭环反馈控制

系统结构如下图

在转速调节器(ASR)的基础上增加电流调节器（ACR），两级调节器采用串联结构。转速调节器的输出作为电流调节器的输入，电流调节器的输出去控制电力电子变换装置（UPE）的占空比或者相位角，从而获得与电流调节器相对应的输出电压，以期获得需要的转速。

2.双闭环调速系统的具体工作方式

双闭环在启动过程中，只有电流负反馈，没有转速负反馈，以获得允许的最大电磁转矩；达到稳态后，只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，以获得希望的转速。两个调节器在不同的时段分别起主导作用，以此来获得理想的性能。

三、电流转速双闭环调速

系统静态特性分析

1.双闭环直流调速系统的静态

结构如下图

双闭环系统稳态运行时，电流调节器ACR 永远不会达到饱和状态，只存在转速调节器ASR饱和与不饱和两种状态。当ASR不饱和时，ASR成为主导调节器，电流调节器只跟随转速调节器变化而变化。当ASR 饱和时，转速调节器不起作用，电流源调节器ACR成为主导调节器。

2.静态特性如图

1)C—A段

ASR不饱和，

ACR不饱和

n0为理想空载转速。此时转速n与

负载电流无关，完全由给定电压所决定。

电流给定有如下关系

因ASR不饱和

，，

故

。n0A 这段静特性从一直

延伸到。

2）A—B段

①ASR饱和。

②ACR不饱和

电流跟随

，

起到了过流保护作

用。

3）双闭环调速系统的静特性在负载

电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，

转速负反馈起主要调节作用。在起动或堵

转时，负载电流达到Idm后，转速调节器

饱和，电流调节器起主要调节器作用，系

统表现为电流无静差，得到过电流的自动

保护。双闭环系统只能抑制起动或堵转时

的过电流，但当系统发生其他故障引起过

电流时，系统不能保护，需另设过电流保

护电路。

四、电流转速双闭环调速

系统动态特性分析

1.电流转速双闭环调速系统结构图如

下

虚线部分为直流电机，W ASR(S)和W ACR(S)分

别为转速和电流调节器，转速的反馈系数

为a,电流的反馈系数为B。

2.启动过程中，转速调节器ASR经过

了不饱和，饱和，退饱和过程，依次把过

程分为电流上升，恒流升速和转速调节三

个阶段。转速和电流波形如下图所示：

1）I阶段：电流上升阶段（0 ~ t1）

突加Un* →ΔUn很大→ASR迅速饱

和→Ui*＝ Uim* →Uct、Ud0、Id迅速上

升→n上升→Id↑≈Idm时，Ui＝ Uim* 。

在本阶段：ASR由不饱和迅速饱和（Un增

长慢）。ACR不饱和（Ui增长快）。

2）第 II 阶段：恒流升速阶段（t1 ~ t2）